Преимущества и недостатки червячных редукторов

Редукторы с червячным зацеплением – тип достаточно распространенный. Червячная передача – это всегда зацепление червяка с червячным колесом. Червяк в свою очередь – это винт, на котором имеется резьба, которая по профилю очень напоминает трапецевидную.

Червячное колесо является косозубым зубчатым вариантом, зубья которого обладают специальным профилем. Когда червяк вращается, то вдоль его оси перемещаются витки резьбы. Они протолкают в том же направлении и зубцы червячного колеса. Ось червяка и ось червячного колеса перекрещиваются под прямым углом. Промежуток между ними признается базовым размером редуктора.

В изделиях, произведенных в России, данный размер – это составная часть обозначения. Она определяет его габарит. В частности, маркировка Ч-80 – это червячный одноступенчатый редуктор, у которого межосевой промежуток 80 мм. А у Ч-100, соответственно, расстояние между осями – 100 мм.

Достоинства этого типа редукторов

- Так как входной и выходной валы червячного редуктора скрещены, то основанный на нем привод, как правило, лучше компоновать в машине. Это требует меньше места, чем, например, у у редуктора цилиндрического.

- Максимальное передаточное число червячной пары может быть 1:110. Иногда и больше. Значит, у червячной передачи потенциал снижения частоты вращения и повышения крутящего момента намного больше, чем у других видов передач. Достичь показателей такого уровня, применяя цилиндрические передачи, можно лишь в трехступенчатом либо в планетарном редукторе.

В червячном варианте с этой целью можно применить лишь одну ступень. Этот фактор становится условием определенной простоты и ценовой доступности червячных редукторов относительно цилиндрических.

- Низкий уровень шума обеспечивается особенностями зацепления. Это предоставляет возможность использовать червячные редукторы в агрегатах, к которым предъявляются высокие требования к бесшумности привода. При этом отметим, что шумы все-таки производят двигатели и механизмы, которые приводятся в движение.

-«Самоторможение» является уникальным качеством червячной передачи. Когда ведущий вал (червяка) не вращается, то ведомый вал притормаживается. И тогда его не провернешь. Данное свойство проявляет себя, когда передаточные числа 35 и выше.

Полного самоторможения можно достичь в передаче, если у нее угол подъема винтовой линии червяка равен или меньше 3,5°. Обращаем внимание на то, что те, кто производят редукторы, не всегда считают необходимым предоставлять сведения об этом параметре в своих каталогах. И потому разработчики вынуждены оперировать только передаточными числами.

В зависимости от сферы использования редуктора данное свойство является как достоинством, так и недостатком. Скажем, серьезной ошибкой было бы применять червячный редуктор в приводе закаточного устройства. Все потому, что, когда заправляешь его, то необходимо руками поворачивать бобину, на которой закатываемый листовой материал. И наоборот, если применять червячный редуктор в приводе подъемника, то это в большинстве случаев предоставляет возможность обойтись без установки дополнительного тормозного устройства.

- Есть исполнения червячных редукторов, у которых полый выходной вал. Данные варианты предоставляют возможность производить установку редукторов сразу на валы исполнительных механизмов, не используя соединительные муфты либо дополнительные механические передачи.

Минусы червячных редукторов и приводов, построенных на них

- КПД такого редуктора ниже, чем у цилиндрического. Причем КПД становится ниже, как только увеличиваются передаточные отношения. Это связано с потерями энергии. А этот фактор очень важен сейчас. Скажем, КПД червячного редуктора Ч-80 с передачей 1:80, произведенного в России, составляет 58 процентов. Остальные 42 процента приходятся на потери от необратимого рассеяния энергии.

Данный недостаток вызван тем, что повышается трение скольжения витков червяка о зубья червячного колеса. У других типов передач этот показатель ниже. В этом плане червячная передача очень напоминает передачу типа «винт-гайка скольжения», у которой тоже невысокий КПД.

- Нагрев. Данная проблема вытекает из предыдущего минуса. Кинетическая энергия, которую не применили с пользой, превращается в тепло. Вот почему на корпусе любого червячного редуктора есть ребра, из-за которых они очень напоминают батареи центрального отопления.

- Самоторможение. В некоторых случаях оно вредит. Скажем, когда нужно провернуть выходной вал и не включать привод червячного редуктора.

- Лимиты по передаваемой мощности. Нет смысла применять червячную передачу, если передаваемая мощность превышает 60 кВт. Червячные редукторы на мощность выше этого все-таки есть. Это, в частности, приводы лифтов и подъемников. И все-таки, когда выбираешь редуктор на подобную мощность, то лучше остановится на цилиндрических типах.

- Люфт выходного вала. Он есть в каждом типе редукторов. В червячных его величина обычно больше. И она становится еще больше по мере того, как происходит износ.

- Ресурс червячных редукторов меньше чем у цилиндрических. Ведь у них по сравнению с иными типами редукторов повышенное трение скольжения в зацеплении. Отсюда и износ. Рабочий ресурс червячного редуктора не менее 10 тысяч часов; цилиндрического – не менее 25 тысяч часов.

Как и где используются червячные редукторы

Этот вариант нашел широкое применение. Транспортеры, мешалки, приводы ворот, конвейеры, подъемники, насосы, станки для обработки металла и многое другое.

Если вам необходимо бюджетное решение, чтобы снизить частоту вращения привода и увеличить крутящийся момент тогда, когда нет существенных ударных нагрузок и периодичность включений невелика, то ставьте червячный редуктор.

Теперь приведем основные рекомендации по использованию червячных редукторов:

- Когда не нужно самоторможение, а передаточное число редуктора необходимо выше 25-ти – используйте цилиндро-червячные редукторы. Их КПД выше. Ведь снижается передаточное отношение на червячной ступени. Отсюда экономия расходов на электричество и рост ресурса работы.

- Нельзя ставить червячные редукторы в привод механизмов, которые под ударными нагрузками. Червячный редуктор, когда долго работает с ударами, перегревается, и у него существенно снижается ресурс.

- Важна схема размещения редуктора в пространстве. Базовой (по доступности смазывания передачи) считается та схема, если ось червяка – снизу, а ось колеса – сверху. Но ориентация в пространстве может быть и иной.

- Использование реактивной штанги либо фланцевого крепления предпочтительнее по сравнению с монтажом редуктора на лапах.

- Нет смысла применять подобные редукторы в системах позиционирования. Люфт, который есть в передаче, может отрицательно повлиять на точность. Безусловно, все зависит от индивидуальных условий.

- Когда выбираешь тип редуктора, то применительно к червячному всегда нужно понимать то, что может появиться самоторможение и все, что из данного свойства вытекает. Нельзя ставить его на привод колесной пары тележки, если вы намереваетесь даже изредка катать ее вручную. Иначе будет тяжело ее передвигать.

- До запуска нового редуктора в работу под нагрузкой, нужно его покатать на холостом ходе, то есть вообще без нагрузки либо с пониженной нагрузкой. И так в течение 15-20 часов. Тогда трущиеся поверхности приработаются.

- Этот тип редуктора ощущает потребность в более густой смазке, чем иные варианты.